От запрещенного металла до предметов первой необходимости Легенда гласит, что император Тиберий приказал казнить изобретателя, чтобы защитить серебро от нового металла — алюминия. Чуть более века назад это был драгоценный металл класса люкс, а сегодня благодаря своей легкости и прочности он является основой современной жизни. На этом основаны студийные установки, массивные каркасы и самолеты, а также бесчисленное множество продуктов, которые должны быть прочными и в то же время легкими.
В изобилии встречается в земной коре, труднодоступен Алюминий - самый распространенный металл на Земле, присутствующий примерно в 250 минералах, в том числе в рубинах и сапфирах, содержащих оксиды алюминия. Несмотря на такое изобилие, его можно легко получить только из нескольких руд, месторождения расположены неравномерно, а сырье требует глубокой переработки и длительных маршрутов транспортировки. В российской Хакасии три завода в Саяногорске производят более 840 000 тонн в год, перерабатывая более 1,5 миллионов тонн порошка оксида алюминия—Al2O3, прочные связи которого лишают его металлических свойств.
Роль энергоемких металлов и гидроэнергетики Около трети стоимости алюминия приходится на электроэнергию, поэтому плавильные заводы располагаются там, где электроэнергия дешевая, например, рядом с российской Саяно‑Шушенской ГЭС мощностью 6000 МВт, которая питает Саяногорский комплекс. По толстым шинам к электролизерам поступает огромный ток — порядка 320 000 ампер при напряжении всего около 4 вольт, — создающий магнитные поля, достаточно сильные, чтобы вырывать металлические предметы и портить часы или банковские карты. Проводники изготовлены из немагнитного алюминия, а их стальные крепления служат мощными электромагнитами.
Электролиз: Очищение алюминия от кислорода Внутри электролизера глинозем порциями по 2 кг подается в расплавленный электролит при температуре около 950°C, где он растворяется, но становится металлическим только при пропускании мощного тока. Углеродные аноды (по 32 на ячейку) опускаются в ванну с огнеупорной облицовкой, завершают цикл до катодного дна и постепенно сгорают, что позволяет производить непрерывную замену без остановки процесса. Ток разрушает прочные связи между алюминием и кислородом, и чистый алюминий оседает под шлаком по мере того, как процесс превращения продолжается примерно сутки.
Выстукивание по металлу и подсчет стоимости Как только наберется около трех тонн, вакуумный ковш выпивает воду, как соломинку, вытягивая металл для дальнейшей обработки. То, что природа связывает только в сложных минералах, благодаря усилиям человека теперь существует в виде чистого алюминия, предназначенного для автомобилей, самолетов или даже простой фольги. Даже скромная алюминиевая ложка отражает этот расход на электроэнергию, поскольку на электроэнергию приходится примерно 30% ее стоимости.